TWI444566B - 背光單元、及具有背光單元的液晶顯示裝置 - Google Patents

Description

背光單元、及具有背光單元的液晶顯示裝置

本發明係關於一種作為表面光源功能之背光單元，特定而言係關於導光板之支撐結構的改良，且進一步而言本發明係關於一種具有該背光單元之液晶顯示裝置。

在最近幾年中，作為如膝上型個人電腦及文字處理器等之資訊機器的顯示裝置，及作為如可攜式電視機、視訊電影及汽車導航系統等之影像機器的顯示裝置，液晶顯示(LCD)裝置已受到廣泛運用，因而不得不考慮利用如亮度、薄度及低耗電量等之特徵。就大部分而言，具有一背光單元(諸如一照明單元)之此等液晶顯示裝置係自背部投射光至一液晶顯示面板上。

背光單元之照明方法分類為側光式方法及直下式方法。側光式方法包括將一導光板置於一顯示元件之後方，及使用如一LED(發光二極體)輸出一點光或(例如)使用如一螢光放電管輸出一線性光。一直接光下方法包括將一散光板置於一顯示元件之後方，及(例如)使用如複數個螢光放電管輸出複數之線性光。通常就本體厚度薄者而言，側光式方法比直下式方法為佳。因此，側光式方法適於個人數位助理(PDA)及膝上型個人電腦。

使用側光式方法之一背光單元需要藉由屬於背光單元之框架來固持一導光板及一光部件。例如，提議夾入於框架與屬於背光單元之一背部覆蓋物之間的一導光板。例如， 提議藉由雙面黏著膠帶固定至框架的一導光板。導光板夾層結構係較佳的，因為其不需使用額外雙面黏著膠帶且易於組裝。

如上文之結構需要將導光板設置於光部件附近。使導光板接近於光部件，則該導光板可將光部件之光高效地引導至導光板而防止發生照度不均勻。

因此，先前技術提議具有一擠壓支撐部分之框架(參見JP2003-215546A)。先前技術JP2003-215546A揭示一種具有一塑膠框架之LCD裝置，該塑膠框架封圍一導光板及一LED；其中塑膠框架包括一彈性擠壓支撐部件，諸如一塑膠彈簧；其中該擠壓支撐部件形成於框架之一邊緣上，且該邊緣與LED對向，且該擠壓支撐部件係將導光板對LED擠壓。

但是，在使用先前技術JP2003-215546A的以上方法中，在外部環境之寬廣溫度範圍下，在擠壓支撐部件易於發生擠壓缺陷。塑膠框架包括對溫度變化敏感之塑膠彈簧部件。塑膠框架易於因溫度變化而伸展及變形。擠壓支撐部件之功能會因塑膠框架伸展或塑膠框架變形而損壞。即，在室溫下雖可藉由擠壓支撐部件擠壓導光板，但是擠壓支撐部件若由於溫度上升而變形，則擠壓支撐部件便無法擠壓導光板，於是導光板就容易在塑膠框架之內部移動。導光板之背隙會明顯削減經濟價值且發生影像品質不佳(諸如照度不均勻)。例如，若LCD裝置具有先前技術結構且安裝於一汽車導航系統中，會發生導光板之背隙而導致影 像品質不佳(諸如照度不均勻)，因為汽車之室溫有時候會上升至高溫。

如先前技術JP2003-215546A之結構包括具有一擠壓支撐部分(諸如一塑膠彈簧)之框架，以該擠壓支撐部件擠壓及支撐導光板。有必要將塑膠彈簧設置於塑膠框架之每一側，以用於水平及垂直擠壓來確保保持穩定的支撐情形。但是，當塑膠彈簧設置於塑膠框架之每一側時，很難將導光板組裝於塑膠框架中。在將塑膠彈簧設置於水平側上或將塑膠彈簧設置於垂直側上的情況下，則導光板之位置不穩定。因此，具有先前技術結構之LCD裝置會發生影像品質不佳的問題。

本發明乃考量習知之實際情形而提議，且本發明之目的係提供一種背光單元，該背光單元之結構能確實將導光板對光部件(諸如LED)擠壓而不會受外部環境影響，能防止發生影像品質不佳(諸如照度不均勻)，且易於組裝導光板。此外，本發明之目的係提供一種具有背光單元之液晶顯示(LCD)裝置。

為了完成以上目的，本發明提供一種背光單元，該背光單元包括：一四邊形導光板，自該導光板之一光輸出表面輸出一平面光；一基板，該基板包括複數個發光二極體，該複數個發光二極體輸出一光至該導光板之一邊緣；一內框架，該內框架包圍該導光板；一外框架，該外框架包圍該內框架及該基板；及複數個橡膠構件，該複數個橡膠構 件將該導光板對該等發光二極體擠壓；其中該內框架之一側與該等發光二極體對向，且於該側之邊緣形成兩個隅角；該橡膠構件係置於該等每一隅角；其中該橡膠構件包括一圓筒狀部件；且其中該圓筒狀部件於該內框架之內部突出。且本發明提供一種具有如上文描述之背光單元的液晶顯示裝置。

根據本發明，其係以複數個橡膠構件將導光板對發光二極體擠壓。如為室溫，藉由該複數個橡膠構件擠壓導光板，使該導光板確實對發光二極體擠壓，故導光板係由該複數個橡膠構件安定地予以支撐。當室溫上升至高溫時，該複數個橡膠構件會吸收因高溫引起之內框架膨脹。如此，導光板係由該複數個橡膠構件安定地予以支撐。在橡膠構件因高溫變形之情況下，橡膠構件隨著溫度下降很快地恢復。而且，易於組裝導光板。即，只要將該複數個橡膠構件設置於塑膠框架之給定位置，然後將該導光板推入內框架中即可。其內置效能亦良好。

根據本發明之背光單元，其係以該複數個橡膠構件將導光板對發光二極體擠壓，藉此安定地支撐導光板。因此，背光單元可確實將導光板對發光二極體擠壓而不會受外部環境影響、防止發生影像品質不佳(諸如照度不均勻)，且易於組裝導光板。此外，液晶顯示(LCD)裝置具有該相同發明之背光單元，該LCD裝置在影像視圖方面極佳，且可獲得高可靠性。

熟悉此項技術者將從本文的下文參考附圖而給定之描述 明白本發明之上文及其他目的、特點特徵及優點。

下文將參考圖式描述根據本發明之作為表面光源功能之一背光單元及具有背光單元之液晶顯示裝置的一實施例。

圖1繪示根據本發明之一背光單元1的一分解透視圖。如一實施例之一背光單元1包括具有複數個發光二極體(LED)2之一可撓性電路板3、如平板形狀之一導光板4、一反射片5，及一光學片6(參見圖1)。複數個發光二極體(LED)2輸出光至導光板4之一邊緣，且自導光板4之一光輸出表面輸出平面光。

該複數個發光二極體(LED)2安裝於一可撓性電路板3上。沿著作為導光板4之一長側邊的線上設置該可撓性電路板3(圖1)。接著，沿著導光板4之線上設置LED 2。導光板4堆疊於一反射片5上。一光學片6堆疊於導光板4上。自LED 2輸出之光直接輸入至導光板4之邊緣，及/或自LED 2輸出之光由一反射片5反射而輸入至導光板4之邊緣。光透過導光板4及一光學片6而被輸出至一液晶顯示面板21。如此，背光單元1之實施例使用一邊緣光方法。

背光單元1之實施例由一外框架7及一內框架8之組合而組成。在導光板4之周圍，由外框架7及一內框架8之組合支撐一反射片5及一光學片6，藉此安裝該等部件(圖1)。

根據實施例，外框架7由金屬(諸如一不鏽鋼或鈦合金)製成。內框架8由塑膠(諸如聚合塑膠)製成。外框架7包括一輪廓壁71及一基部72。外框架7係矩形形狀且其在基部 72形成一窗。輪廓壁71處於垂直於基部72之表面而設。此外，輪廓壁71垂直於導光板4之光輸出表面而設。

圖2繪示屬於根據實施例之背光單元1的一內框架8的一示意性透視圖。內框架8包括支撐導光板4之三側邊的一輪廓壁81。內框架8係矩形形狀，但側邊之一部分被切除。在內框架8之切除部分設置可撓性電路板3。內框架8包括一輪廓壁81，且輪廓壁81被置入外框架7中。輪廓壁81由一長側邊壁81a及兩個短側邊壁81b及81c組成。短側邊壁81b之一端連接長側邊壁81a之一左端而形成一直角(參見圖2)。短側邊壁81b之另一端與一非常短的壁81d朝著一短側邊壁81c形成直角。短側邊壁81c之一端連接長側邊壁81a之一右端而形成直角(參見圖2)。短側邊壁81c之另一端與一非常短的壁81e朝著一短側邊壁81b形成直角。

圖3繪示形成於根據實施例之內框架8上的一支撐銷82的一展開透視圖。內框架8之一側與發光二極體2對向，於該側之邊緣形成兩個隅角，且於每一隅角配置支撐銷82。複數個支撐銷82朝著內框架8之底部突出(參見圖3)。長側邊壁81a之一端成直角連接於短側邊壁81c之一端而形成一隅角。於該隅角處，以局部被切除之側邊壁81a、81c包圍支撐銷82。支撐銷82之厚度短於內框架8之厚度。一表面階梯83之高度低於內框架8之頂部，且支撐銷82之背部的高度係在由側邊壁81a、81c之切除部分所形成之一空間內。因此，支撐銷82係形成於內框架8之一表面階梯83上。接著，透過表面階梯83連接長側邊壁81a之末端與短側邊壁 81b、81c之末端。

圖4繪示屬於根據實施例之背光單元1的一橡膠構件9的一透視圖。圖5繪示屬於根據實施例之背光單元1的一橡膠構件9之附接情形的一底部側透視圖。背光單元1包括複數個橡膠構件9，該橡膠構件將導光板4對發光二極體2擠壓。橡膠構件9由橡膠材料(諸如矽酮橡膠)製成。橡膠構件9發揮一橡膠彈簧之功能。橡膠構件9包括如圓筒形狀之一擠壓部件9a及形成於擠壓部件9a上之一突出部件9b(參見圖4)。擠壓部件9a之外徑大於81a、81b或81c之內部與81a、81b或81c之外部之間的寬度(參見圖5)。擠壓部件9a係從橡膠構件9切出之一部分，且擠壓部件9a設置於側邊壁81a及81b之切除部分或側邊壁81a及81c之切除部分之空間內(參見圖5)。

圓筒狀擠壓部件9a在中央處形成一通孔9c。將支撐銷82***通孔9c中而將橡膠構件9設置於內框架8(參見圖5)。擠壓部件9a之外部自81a、81b或81c之內部突出。如此，使擠壓部件9a之外部附接至導光板4之側邊。因此，導光板4藉由複數個橡膠構件對LED 2擠壓。

背光單元1之基本結構如上文所述。較佳之背光單元1之結構係將導光板4設置於發光二極體2附近。因此，背光單元1之實施例包括複數個橡膠構件9，藉由該等橡膠構件9將導光板4對發光二極體2擠壓。

一鉤子9d形成於突出部件9b之頂部。鉤子9d突出於橡膠構件9之內部，且鉤子9d之底部9e係鉤面(參見圖4)。當支 撐銷82***圓筒狀擠壓部件9a中時，鉤子9d會鉤住內框架8之表面階梯83。如此，鉤子9d防止橡膠構件9從支撐銷82上脫落。更且，突出部件9b及鉤子9d之組合可防止橡膠構件9圍繞支撐銷82而轉動。圓筒狀擠壓部件9a由一矽酮橡膠製成。如此，圓筒狀擠壓部件9a可藉由矽酮橡膠與支撐銷82之間的摩擦力而防止其自身脫落。再者，鉤子9d可確實防止橡膠構件9脫落。

圖5繪示***之橡膠構件9及支撐銷82之附接情形的一底部側透視圖。圖6繪示外部框架7及內框架8之附接情形的一俯視圖。圖7繪示一橡膠構件9之附接情形的一展開透視剖面圖。圖8繪示一橡膠構件9之附接情形的一展開透視圖。

支撐銷82之形狀係全圓筒形狀與半圓筒形狀之組合。即，支撐銷82在表面階梯83側係全圓筒形狀，且支撐銷82在末梢側係半圓筒形狀(參見圖5、圖7)。接著，當橡膠構件9中被***支撐銷82時，會在支撐銷82與圓筒狀擠壓部件9a之間形成一空間100(參見圖5)。空間100係隨著圓筒狀擠壓部件9a之彈力而調整。即，面對圓筒狀擠壓部件9a的支撐銷82之形狀形成為半圓筒形狀，而支撐銷82之半圓筒形狀會在適當範圍內隨著圓筒狀擠壓部件9a之彈力而調整。例如，當需要較大彈力時，可使支撐銷82形成全圓筒形狀。

圓筒狀橡膠構件9係一精細的小構件。若在組裝之後橡膠構件9脫落，則很難找到並重新組裝該脫落之橡膠構件 9。當圓筒狀擠壓部件9a中被***支撐銷82時，鉤子9d會鉤住內框架8之表面階梯83。如此，鉤子9d可防止橡膠構件9從支撐銷82上脫落。更且，突出部件9b及鉤子9d之組合可防止橡膠構件9圍繞支撐銷82轉動。於是，橡膠構件9便確實附接至導光板4。因此，導光板4由圓筒狀橡膠構件9安定地支撐。

關於將圓筒狀橡膠構件9組裝至內框架8之方法之步驟如下。首先，將橡膠構件9設置於支撐銷82上。當中央通孔9c中被***支撐銷82時，突出部件9b會朝外部彎曲。支撐銷82被***於中央通孔9c後，突出部件9b即藉由其彈性恢復力而回復至原始位置。接著，橡膠構件9鉤住內框架8。接下來，將內框架8設置於外框架7中。內框架8之頭部較佳的是安置橡膠構件9之一側。接下來，將導光板4設置於內框架8中。將導光板4之一側附接至橡膠構件9之外部，且接著推動並***導光板4，可容易地設置導光板4。於是，導光板4便由圓筒狀橡膠構件9安定地予以支撐，且導光板4組裝於內框架8中。

圓筒狀橡膠構件9一對一對應地附接至導光板4之隅角。接著，在圖6中之箭頭方向上藉由橡膠構件9推動導光板4。結果，背光單元之結構會確實將導光板4對LED 2擠壓。且較佳的是，將導光板4在頂部側之隅角加以倒角。如此可擴大導光板4與圓筒狀擠壓部件9a之間的附接區域，並且使圓筒狀擠壓部件9a安定地擠壓導光板4。亦可使用圓角的導光板4之隅角。

同樣的，將圓筒狀橡膠構件9附接至外框架7之一內側。即，將圓筒狀橡膠構件9之一側附接至導光板4之隅角，並將圓筒狀橡膠構件9之相對側附接至外框架7之內部。於是，複數個圓筒狀橡膠構件9便被夾入內框架8與外框架7之間。因此，複數個圓筒狀橡膠構件9可防止內框架8與外框架7之間的鬆動。

如上文之實施例，將圓筒狀橡膠構件9設置於長側邊壁81a之每一端，且藉由複數個圓筒狀橡膠構件9將導光板4對發光二極體2擠壓，而將導光板4定位於在內框架8中的給定位置。可將橡膠彈簧設置於發光二極體2與長側邊壁81a之一側之間的中間區域，即側邊壁81a與81c之間的中間位置。除了上文之實施例之外，亦可將額外的橡膠構件設置於側邊壁81a與81c之中間位置上。該等橡膠構件9之配置亦可發揮擠壓及定位之作用。

本發明提供一種液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置包括如上文所描述之實施例的背光單元1。且背光單元1係一照明單元，該照明單元係將光從背部投射至一液晶顯示面板上者。將在下文中參考圖式描述本發明。

圖9繪示根據實施例之一液晶顯示裝置的一分解透視圖。根據本發明，液晶顯示(LCD)裝置之實施例包括如上文描述之背光單元1。即，液晶顯示裝置之實施例包括：一液晶顯示面板21；及位在液晶顯示面板21下方之背光單元1；及一外框架22，該外框架22由金屬、聚合塑膠或金屬與聚合塑膠之合成物組成，且其中外框架22固持液晶顯 示面板21及背光單元1。

液晶顯示面板21包括一陣列基板、一對向基板及***於兩個基板之間的一液晶材料。於陣列基板上形成有對應於顯示像素之像素電極及具有矩陣形式之一開關元件(薄膜電晶體)。同樣的，在液晶顯示面板21上，以彼此正交的方式配置用於傳輸信號至像素電極之信號線、及用於傳輸開關信號至薄膜電晶體(即開關元件)之閘極線。另一方面，對向基板大體上設置於基板之整個表面上，其中相對電極由一透明電極材料(例如，ITO)形成，且具有與像素相對應之彩色濾光層。此外，偏光板各自接合至陣列及相對基板之外表面，所以其等偏振軸可彼此垂直。

液晶顯示面板21具有上文描述之組態，其電性連接用於供應操作信號至液晶顯示面板21之一電路板。開關元件基於自電路板發送之操作信號而操作以顯示影像。在其中顯示影像之區域係一顯示區域，且因此，液晶顯示面板21具有在其中佈置有複數個顯示像素之一顯示區域。

如上文描述之背光單元1係與液晶顯示面板21一起併入液晶顯示裝置中。自導光板4之一光輸出表面輸出平面光。即，自複數個發光二極體2輸出之光係被輸入至導光板4之邊緣並透過導光板4及一光學片6，最後使光被輸出至一液晶顯示面板21。在液晶顯示面板21中，光通過導光板4且隨後照射至液晶顯示面板21上。照射光透射至導光板4以用於依預定亮度而在液晶顯示面板21上顯示影像(諸如文字、圖像等)。根據實施例，背光單元1可確實將導光 板4對發光二極體2擠壓，且可防止發生影像品質不佳(諸如照度不均勻)。

圖10A及圖10B繪示一先前技術之液晶顯示裝置，及如繪示之光輸出情形與一距離(介於一導光板與複數個LED 2之間的距離)之間的關係的一側剖面圖，其中圖10A繪示距離L1大的情況，而圖10B繪示距離L2小的情況。在距離L1為大的情況會導致導光板4之擠壓不夠充分，使得光線容易直接進入光學片6，且光經反射為遠離發光二極體2。於是會發生影像品質不佳(諸如照度不均勻)。相對的，在距離L2為小的情況下，可使導光板4之擠壓充分，光之大部分直接進入至導光板4，且光學片6中之其他光經反射為接近發光二極體2。於是不會發生影像品質不佳(諸如照度不均勻)。根據實施例，背光單元1可確實將導光板4對發光二極體2擠壓，而可防止發生影像品質不佳(諸如例如圖10B所描述之照度不均勻)。

1‧‧‧背光單元

2‧‧‧發光二極體(LED)

3‧‧‧可撓性電路板、基板

4‧‧‧導光板

5‧‧‧反射片

6‧‧‧光學片

7‧‧‧外框架

8‧‧‧內框架

9‧‧‧橡膠構件

9a‧‧‧擠壓部件

9b‧‧‧突出部件

9c‧‧‧通孔

9d‧‧‧鉤子

9e‧‧‧鉤子之底部

21‧‧‧液晶顯示面板

22‧‧‧外框架

71‧‧‧輪廓壁

72‧‧‧基部

81‧‧‧輪廓壁

81a‧‧‧長側邊壁

81b‧‧‧短側邊壁

81c‧‧‧短側邊壁

81d‧‧‧壁

81e‧‧‧壁

82‧‧‧支撐銷

83‧‧‧表面階梯

100‧‧‧空間

L2‧‧‧距離

圖1繪示根據實施例之一背光單元的一分解透視圖；圖2繪示屬於根據實施例之背光單元的一內框架的一示意性透視圖；圖3繪示形成於根據實施例之內框架上的一支撐銷的一展開透視圖；圖4繪示屬於根據實施例之背光單元的一橡膠構件的一透視圖；圖5繪示屬於根據實施例之背光單元的一橡膠構件之附 接情形的一底部側透視圖；圖6繪示屬於根據實施例之背光單元的一橡膠構件之附接情形的一展開俯視圖；圖7繪示屬於根據實施例之背光單元的一橡膠構件之附接情形的一展開透視剖面圖；圖8繪示屬於根據實施例之背光單元的一橡膠構件之附接情形的一展開透視圖；圖9繪示根據實施例之一液晶顯示裝置的一分解透視圖；及圖10A及圖10B繪示一先前技術之液晶顯示裝置及如繪示之光輸出情形與一距離(該距離介於一導光板與一LED之間)之間的關係的一側剖面圖，其中圖10A繪示距離係大的情況下，且其中圖10B繪示距離係小的情況下。

1‧‧‧背光單元

2‧‧‧發光二極體(LED)

3‧‧‧可撓性電路板、基板

4‧‧‧導光板

5‧‧‧反射片

6‧‧‧光學片

7‧‧‧外框架

8‧‧‧內框架

9‧‧‧橡膠構件

71‧‧‧輪廓壁

72‧‧‧基部

81a‧‧‧長側邊壁

81b‧‧‧短側邊壁

81c‧‧‧短側邊壁

81d‧‧‧壁

81e‧‧‧壁

Claims (5)

1. 一種背光單元，該背光單元包括：一四邊形導光板，自該導光板之一光輸出表面輸出一平面光；一基板，該基板包括複數個發光二極體，該複數個發光二極體輸出一光至該導光板之一邊緣；一內框架，該內框架包圍該導光板；一外框架，該外框架包圍該內框架及該基板；及複數個橡膠構件，該複數個橡膠構件將該導光板對該等發光二極體擠壓；其中該內框架之一側與該等發光二極體對向，且於該側之邊緣形成兩個隅角；該橡膠構件係置於該等每一隅角；其中該橡膠構件包括一圓筒狀部件；且其中該圓筒狀部件於該內框架之內部突出。
2. 如請求項1之背光單元，其中該內框架包括複數個支撐銷，且該圓筒狀部件包括一通孔；且其中於該通孔中一對一對應地***該支撐銷。
3. 如請求項2之背光單元，其中該支撐銷係圓筒形狀，面對該圓筒狀部件的該支撐銷之一形狀係形成一半圓筒形狀，且於該支撐銷與該圓筒部件之間形成一空間，其中該空間位在該導光板之附近。
4. 如請求項2之背光單元，其中該橡膠構件包括一鉤子，該鉤子形成於該圓筒狀部件上，且該鉤子鉤住該內框架，且其中該圓筒狀部件突出於該內框架之外部。
5. 一種液晶顯示裝置，其包括：一液晶顯示面板；及位在該液晶顯示面板下方的一背光單元；其中該背光單元包括：一四邊形導光板，自該導光板之一光輸出表面輸出一平面光；一基板，該基板包括複數個發光二極體，該複數個發光二極體輸出一光至該導光板之一邊緣；一內框架，該內框架包圍該導光板；一外框架，該外框架包圍該內框架及該基板；及複數個橡膠構件，該複數個橡膠構件將該導光板對該等發光二極體擠壓；其中該內框架之一側與該等發光二極體對向，且於該側之邊緣形成兩個隅角；該橡膠構件係置於該等每一隅角；其中該橡膠構件包括一圓筒狀部件；且其中該圓筒狀部件於該內框架之內部突出。